Часы реального времени или RTC: как работает это оборудование

Часы реального времени или RTC

Любой поклонник электроники или компьютеров знает, что компьютеры, которые мы используем каждый день, оснащены часы реального времени и что благодаря аккумулятору, встроенному в материнскую плату, часы всегда идут вовремя, даже когда компьютер отключен от сети. ручей. Но вы когда-нибудь задумывались Как это работает и особенно, каково использование ПК с этими внутренними часами?

У внутренних часов реального времени ПК есть утилита, которая выходит далеко за рамки показа времени на панели задач, и это означает, что, как мы буквально объясним ниже, ПК не мог бы работать без них. Почему? Мы сразу же подробно объясним вам это, но в качестве предварительного просмотра мы скажем вам, что без этих часов процессор ПК не знал бы, когда он должен выполнять вычисления.

Что такое часы реального времени или RTC и для чего они нужны?

RTC

Часы реального времени, также известные как RTC для его аббревиатуры на английском языке " часы реального времени «, Это компьютерные часы, обычно в виде интегральной схемы (на материнских платах это всего лишь один из множества микросхем), которые созданы с единственной целью - следить за временем. Естественно, он считает часы, минуты, секунды, месяцы, дни и даже годы.

RTC можно найти как в компьютерах (настольных и портативных), так и в интегрированных системах, серверах и любых электронных компонентах, имеющих процессор, поскольку для этих элементов требуется точный хронометр для их работы, как мы вскоре объясним. Очень важно иметь возможность продолжать работать, даже когда компьютер выключен или если батарея разряжена, поэтому обычно они носят с собой батарея в формате CR1220 или CR2032 что гарантирует автономную работу на долгие годы.

Часы реального времени вашего ПК должны иметь возможность точно отсчитывать время, даже когда устройство выключено, поскольку они часто используются в качестве триггера для включения устройства или для запуска таких событий, как будильники. В интегральных схемах старых систем используются литиевые батареи, в то время как в некоторых современных устройствах для этого используются вспомогательные батареи (например, батарея, о которой мы говорили) или даже суперконденсаторы. Микросхемы RTC, в которых используются суперконденсаторы, являются перезаряжаемыми и при желании могут быть припаяны, но, как мы уже упоминали сегодня, большинство из них используют батарею, которая при удалении сбрасывает RTC в исходную точку (и вам нужно вернуться, чтобы установить системное время) .

Módulo RTC

ИС RTC регулируют время с помощью кварцевого генератора, поэтому они не зависят от тактовых сигналов, как большинство аппаратных часов (например, ЦП, который зависит от этих часов реального времени). Помимо функции синхронизации системы и ее часов, часы реального времени гарантирует, что все процессы в системе правильно синхронизированы, что важно для работы ЦП. Хотя некоторые могут возразить, что это работа внутренних системных часов, на самом деле это зависит от часов реального времени.

Преимущества использования RTC на ПК:

  • ИС RTC оказались более необходимыми, чем другие методы, такие как программирование таймера контроллера.
  • Это освобождает основную систему от критических задач по времени.
  • Он имеет низкое энергопотребление и практически идеальную стабильность частоты даже при низком заряде батареи.

Как работает RTC на ПК?

Диаграмма RTC

Информация о часах реального времени может быть прочитана микропроцессор , обычно через последовательный интерфейс, чтобы программное обеспечение или встроенное ПО могли выполнять функции, зависящие от времени. Процессор синхронизирует системное время с часами реального времени в абсолютном отсчете времени и, не будучи похожим на атомные часы, практически не имеет никаких отклонений, что позволяет процессору выполнять точные вычисления. На изображении выше вы можете увидеть схему работы простого модуля RTC.

RTC обычно подключается к ЦП через Последовательная шина SPI или I2C , и может содержать ряд других функций, таких как резервная память, сторожевой таймер для отслеживания работы процессора или таймеры обратного отсчета для генерировать события в реальном времени . Некоторые RTC включают в себя выходы секундных или минутных прерываний и достаточно умны и автономны, чтобы учесть високосные годы .

Esquema RTC

Часы реального времени отсчитывают время, отсчитывая циклы генератор , обычно из кристалла кварца и работает на 32.768 кГц . Это позволяет RTC обнаруживать пульсации 50/60 Гц от источника питания или обнаруживать и накапливать переходы от тика устройства GPS. RTC, который делает это, работает как контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), изменяя свое внутреннее опорное значение тактовой частоты, чтобы «синхронизировать» его с внешним сигналом. Если RTC теряет свое внешнее задание, он может снова обнаружить это событие (поскольку ФАПЧ выходит из строя) и работать автономно со своим внутренним генератором.

RTC, работающий по собственной внутренней ссылке, будет интегрировать предел погрешности связаны с абсолютной точностью эталонного кристалла и будут зависеть от ряда условий, в том числе температура . Кристаллы предназначены для работы в диапазоне температур от -10 ° C до 60 ° C, и их точность снижается, если температура отклоняется от этого диапазона.

Precisión cristal RTC

Некоторые RTC имеют встроенную температурную компенсацию, которая может расширить и повысить точность кварцевого генератора. Кристаллы также стареют, и это меняет их физическую природу, так что со временем они теряют точность. Типичные недорогие кристаллы, используемые в аппаратном обеспечении ПК, имеют допуск по частоте +/- 20 ppm (частей на миллион). Это означает, что кристалл с такой погрешностью может дрейфовать до 72 мс в час или 1.7 секунды в день, поэтому иногда потребуется калибровка.

Процессор, подключенный к RTC, получает обновленное системное время и постоянно записывает это новое значение в RTC, чтобы избежать этих отклонений, то есть CPU постоянно калибрует RTC чтобы всегда быть точным.